三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化聚磷酸铵制备阻燃纸的研究


  纸张主要由植物纤维抄造而成,是较易燃的材料。纸张的易燃性使其在许多领域的运用都受到了限制。近些年来,越来越多的领域需要用到阻燃纸这一基本材料,如汽车过滤材料、建筑材料、包装材料和装饰材料等,所以对纸质材料阻燃性的研究已成为特种纸研究领域的热点之一。由于聚磷酸铵(APP)具有良好的阻燃性能,已广泛用于涂料、塑料、橡胶、纺织等行业。APP 也可用于阻燃纸的抄造,但由于低聚合度的APP具有较大的水溶性,降低了APP 在湿法抄纸过程中的留着率,从而影响其阻燃效果。对APP 进行改性是降低其水溶性的有效方法,常用的改性方法有表面活性剂处理、微胶囊化及偶联剂改性等。微胶囊化是一项新型且较环保的APP 改性技术,多通过界面聚合、界面缩聚、原位聚合等方法以耐热性较高的聚脲、三聚氰胺树脂、季戊四醇、环氧树脂等作为微胶囊壁材对APP 进行改性。采用微胶囊化技术利用三聚氰胺甲醛树脂对APP 进行包覆处理,可以赋予其较好的耐水性,并改善其操作性。

  本实验通过原位聚合法制得三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化聚磷酸铵(MicrocapsulesAmmonium Polyphosphate,MCAPP),制得的MCAPP 按不同的加填量加入纸浆、抄造成纸,研究不同微胶囊化工艺对MCAPP 的结构组成及水溶性的影响,同时分析微胶囊化工艺对加填纸阻燃性能的影响。微胶囊化聚磷酸铵(APP)过程中,APP 均被MF 成功包覆,粒子表面由光滑的晶体状变得较为粗糙,其中MCAPP-2包覆效果最佳。经不同时间处理后,MCAPP 的溶解度都比APP 的溶解度明显降低,其中MCAPP-2 的溶解度下降94.9%,达到最低值。由FTIR 分析可以看出,APP 与MCAPP 的吸收峰有明显的不同,出现了MF 的特征吸收峰,说明APP 表面确实包覆了MF。

  MCAPP 加填纸的LOI 值远高于APP 加填纸的LOI 值,其中MCAPP-2 加填纸的LOI 值最高,阻燃性能最佳,在加填量为10% 时便达到难燃的程度,而在加填量为20% 时可达不燃的程度。